Los tardígrados pueden ser los últimos supervivientes de la naturaleza. Si bien estos animales pequeños y casi brillantes pasan fácilmente desapercibidos, representan un grupo diverso que ha colonizado con éxito los ambientes terrestres y de agua dulce en todos los continentes, incluida la Antártida. Comúnmente conocidos como «osos de agua», estos monstruos pueden estar entre los organismos más resistentes del planeta debido a su incomparable capacidad para sobrevivir a condiciones severas de varias especies. Resistentes a la sequía, los altos niveles de radiación, la atmósfera con poco oxígeno y ambos. Altas y bajas temperaturas y presiones. Si bien se ha sugerido que muchos genes contribuyen a este extremismo, sigue siendo difícil lograr una comprensión integral de los orígenes y la historia de estas adaptaciones únicas. En un nuevo estudio publicado en Biología genética y evolutiva.Científicos del Instituto de Biociencias Avanzadas de la Universidad Keio, el Museo de Historia Natural de la Universidad de Oslo y la Universidad de Bristol presentan una red sorprendentemente compleja de replicación y pérdida de genes asociados con la extrematolerancia de los tardígrados, citando aspectos genéticos complejos que impulsan la ecología moderna de los tardígrados.
Como forma de extrematolerancia, los tardígrados pueden sobrevivir casi exclusivamente por desecación al entrar en un estado inactivo llamado anhidrobiosis (Eso es Vida sin agua) lo que les permite detener su digestión. Se ha descubierto que varias familias de genes específicos de tardígrados están asociadas con la anhidrobiosis. Estas tres familias de genes se denominan proteínas termosolubles citosólicas, mitocondriales y secretoras (CAHS, MAHS y SAHS, respectivamente) según la ubicación celular en la que se expresan las proteínas. Algunos tardígrados parecen tener mutaciones que involucran a dos familias de abundantes proteínas termosolubles. Primera identificación en tardígrado tortuga echinisco Y Generalmente llamado EtAHS Alfa y Beta. Los tardígrados también tienen genes resistentes al estrés que se pueden encontrar en una gama más amplia de animales, como el gen de recombinación meiótica 11 (MRE11), que participa en la resistencia a la defecación en otros animales. Desafortunadamente, desde la identificación de estas familias de géneros, se dispone de información limitada sobre la mayoría de los géneros, lo que dificulta hacer inferencias sobre el origen, la historia y los efectos ecológicos.
Para iluminar mejor la evolución de la extrematolerancia de los tardígrados, los autores de la nueva investigación-; James Fleming, Davide Pisani y Kazuharu Arakawa-; Se identificaron secuencias de seis familias de genes en 13 razas de tardígrados, incluidos representantes de las dos principales cepas de tardígrados. Eutardígrados y Heterotardígrados. Su análisis identificó 74 secuencias CAHS, 8 MAHS, 29 SAHS, 22 EtAHS alfa, 18 EtAHS beta y 21 MRE11 que les permitieron desarrollar filogenias tardígradas tempranas para estas familias de genes.
Dado que es probable que la resistencia a la desecación surja como una adaptación al entorno terrestre, los autores plantearon la hipótesis de que explorarían el vínculo entre la transmisión y la pérdida de genes en estas familias de genes y los cambios de hábitat en el suelo en los tardígrados. «Cuando comencemos a trabajar, esperamos encontrar que cada anillo estará claramente agrupado alrededor de las réplicas antiguas con una pérdida mínima de independencia. Esto nos ayudará a vincularlos fácilmente a la comprensión de «Refugio y ecología moderna». James Fleming. «Es una hipótesis intuitiva» que la evolución de la transmisión de estos genes implicados en la desintoxicación debería, en teoría, ser un remanente de la historia ecológica de estos organismos, a pesar de que resulta demasiado simple «, dijo. Por. «
Por el contrario, los autores se sorprenden por la cantidad de réplicas independientes de genes solubles en calor que pintan un cuadro complejo de la evolución de los genes relacionados con la anhidrobiosis. Cabe señalar, sin embargo, que no existe un vínculo claro entre las especies anhidrobióticas fuertes y la cantidad de genes asociados con la anhidrobiosis que posee la especie. «Lo que hemos descubierto es aún más interesante», afirma Fleming, una compleja red de ganancias y pérdidas que no están necesariamente relacionadas con el entorno de las especies terrestres modernas.
A pesar de la falta de correlación entre la transmisión genética y la ecología de los tardígrados, los estudios han proporcionado información importante sobre las mutaciones clave que conducen a la adquisición de la anhidrobiosis. Distribución separada de familias de genes en dos grupos principales de tardígrados: CAHS, MAHS y SAHS en Eutardígrados y EtAHS alfa y beta en Heterotardígrados; Sugiere que en los tardígrados se produjeron dos transiciones independientes de la atmósfera marina a la limnoterrestre. Una vez en los ancestros eutardígrados y otra vez en los heterotardígrados.
Esta investigación es un importante paso adelante en nuestra comprensión de la evolución de la anhidrobiosis en tardígrados. También proporciona la base para futuros estudios sobre la extrematolerancia de los tardígrados, que requerirán el desarrollo continuo de recursos genéticos de razas de tardígrados más diversas.
Desafortunadamente, no tenemos representantes de algunas familias importantes como Isohypsibiidae, y esto determina cuán firmes podemos ser en nuestra conclusión. «Con más muestras de agua dulce y de mar, podremos disfrutar de la adaptación de los miembros continentales del grupo».
James Fleming, director del estudio
Desafortunadamente, algunos niveles de tardígrados pueden ser particularmente difíciles de entender, lo que presenta una barrera importante para tales estudios. Por ejemplo Tanarctus bubulubusUno de los tardígrados favoritos de Fleming es demasiado pequeño a simple vista y sólo se encuentra en el limo del Atlántico Norte, a una profundidad de unos 150 metros.
«Con suerte», dijo Fleming, «las iniciativas de secuenciación a gran escala a través del proyecto Earth Biogenome cerrarán esta brecha en nuestra comprensión, y es un esfuerzo que estoy entusiasmado de continuar».
Fuente:
Revista SMBE (Biología y Evolución Molecular y Biología y Evolución Genética)
Referencias de revistas:
Fleming, JF, et al. (2023). La evolución de la temperatura y la familia de proteínas asociadas con la desintoxicación en Tardigrada sugiere una compleja adquisición de extrematolerancia. Biología genética y evolutiva.. doi.org/10.1093/gbe/evad217.
